提高風冷電冰箱蒸發器傳熱效率的有效途徑

高相啟

【摘 要】風冷電冰箱的設計中，其能源消耗是一個十分突出的問題。與同規格的直冷冰箱比較其風冷電冰箱的能源消耗是要大很多的。為了能夠解決風冷電冰箱能耗大的這一問題，論文主要分析了風冷式電冰箱的特點及優勢、工作原理及提高風冷電冰箱蒸發器傳熱效率的有效途徑及合理的設計結構。

【Abstract】In the design of air-cooled refrigerator， the energy consumption of which is a very prominent problem. Compared with the same type of direct cooling refrigerator， the energy consumption of air-cooled refrigerator is much larger. In order to solve the problem of large energy consumption of air-cooled refrigerators， the paper mainly analyzes the characteristics and advantages of the air-cooled refrigerator， the working principle and the effective ways to improve the heat transfer efficiency of the evaporator of the air-cooled refrigerator and the reasonable design structure.

【關鍵詞】風冷電冰箱；蒸發器；傳熱效率；有效途徑

【Keywords】 air-cooled refrigerator； evaporator； heat transfer efficiency； effective way

【中圖分類號】TM925 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）08-0160-02

1 風冷式電冰箱的特點及優勢

風冷冰箱最大的優點就是無霜。風冷式電冰箱不會像制冷冰箱一樣讓冰箱的內部隨時都處于濕漉漉的狀態，冰箱內部的食物也不會黏在一起，并且風冷式電冰箱內部有不斷循環的冷風，其電冰箱內部有除臭系統的過濾，這樣也會讓冰箱內部的氣味隨時都保持清新，不會出現刺鼻的臭味或者是異味。除此之外，風冷式電冰箱是可以進行自動除霜的。其風冷電冰箱的優勢有以下幾點；第一是風冷電冰箱的溫度較為均衡，溫控器的溫度和冰箱內其他地方的溫度相差很小，所以其溫度的控制就會更加準確。第二是由于風扇的強制冷氣循環流動，冰箱的制冷速度會很快，冰箱內部的冷氣分布相對較均勻。第三是風冷式冰箱基本都不會在冰箱內部結霜，從而避免了用戶手動除霜的麻煩，省心省力，所以，風冷式電冰箱得到了消費者的喜愛。第四是風冷式電冰箱的蒸發器與食物分離和風扇強制冷氣流動，從而讓冰箱的內部溫度變小，食物不會凍結在一起，也不會顯得很濕。循環的冷氣流動也會讓冰箱中的氣味保持清新。

2 風冷式電冰箱的工作原理

風冷式電冰箱的工作原理是為了讓液態制冷劑從毛細管進入到蒸發器當中去，在蒸發，膨脹等變相過程中，制冷器會自動吸收儲藏室中的熱量，這樣有利于降低蒸發器周圍空氣的溫度，電冰箱中的風扇可以進行強制性工作，可以將經過蒸發器冷卻后的空氣由冰箱內部的風道排放進冷凍室，同時，還可以讓通過熱膠換之后的高溫氣體自動吸入進蒸發器當中去，這樣有利于蒸發器繼續進行冷卻，空氣當中的熱量可以強制性的進行對流循環，反復從電冰箱的儲藏食物上將食物上的熱量吸走，從而有利于降低電冰箱內部的儲藏室溫度，這樣就可以有效地達到長時間的儲藏食物，并且食物不會因溫度過高而壞掉。從風冷電冰箱制冷的全過程中來看，蒸發器是冰箱內部傳熱的關鍵，一方面是電冰箱中的蒸發器會影響到管外的空氣冷卻時間和冷卻的效果，另一方面是電冰箱中的蒸發器會直接影響到冰箱管內制冷器受熱量而蒸發的效率。在我們設計風冷式電冰箱的時候必須要充分地考慮到電冰箱蒸發器的整體設計結構，要從傳質和傳熱等多個方面去增加電冰箱蒸發器的換熱效率以及換熱效果，只有這樣才能有利于風冷式電冰箱達到節能減排的效果，從而讓風冷式電冰箱得到廣泛的運用。

3 提高風冷電冰箱蒸發器傳熱效率的有效途徑

風冷電冰箱的最大化傳熱量一般在特定的情況下是固定的，其主要來自于制冷劑的汽化潛熱。所以，電冰箱的蒸發器的傳熱效率主要是取決于它的實際傳熱量的大小。由換熱器的縱穿熱速率我們可以將其分為總傳熱系數，總傳熱面積以及電冰箱內管子的平均溫差等，要想有效的提升風冷電冰箱蒸發器的傳熱效率，我們可以從下面幾點作為出發點從而來提升蒸發器的傳熱效率。

3.1 增大風冷電冰箱內部的平均溫差

風冷式電冰箱內部的平均溫差是取決于電冰箱內部管子兩側流體的溫度來決定的，為了能夠有效的降低管內制冷劑流體的溫度，我們可以通過添加一定程度的冷凝器對其進行冷凝，從而來增加毛細管的過冷段來實現增大電冰箱內部平均溫差。然而為了能有效地提高空氣的回氣溫度，電冰箱的設計人員必須要在設計風冷電冰箱的內部結構時，全面考慮到氣體的進出口的擱架的位置以及其高度的問題，氣體流道的大小和果菜盒外部的形式等方面，從而讓冷氣在運行的過程當中科學合理的分布在電冰箱內部的各個地方，充分進行換熱，從而有效避免了內部氣體的短路現象發生。根據有關學者進行風冷電冰箱蒸發器傳熱效率的相關實驗，其數據結果表明了對于相同系統來說，運用大小不同的冷凝器，其蒸發器的表面溫度差異會出現很大的差別，有的時候能達到10℃以上，風冷式電冰箱的內部結構差別很大，每款電冰箱的內部制冷曲線的差別也是很大的，對于這方面主要體現在電冰箱蒸發器冷卻的效率上以及冷卻的速度上都有很明顯的差異，所以增加風冷電冰箱內的平均溫差是非常重要的環節[1]。

3.2 有效提高風冷電冰箱總傳熱面積

由于管式換熱器的換熱效果較差，傳熱的面積與體積相對較小，有效的結合電冰箱的整體結構形式，在進行風冷電冰箱設計時我們可以運用翅片管換熱器，簡單來說就是在管子上面套上一個薄片，然后通過漲管將管子與薄片緊密貼合在一起，這樣有利于達到增大傳熱面積的效果。為了能夠有效提高蒸發器的有效的總傳熱面積我們可以運用下面幾種措施來進行；第一是提高翅片與管子表面的清潔度，要保持管面干凈，翅片以及管子的外表面在組裝之前必須要將其清潔干凈。第二是適當的增加翅片的數量，在管子上的翅片數量越多，其空氣的流阻就會越來越大，相反流速越低，換熱的效果也會越差。第三是翅片與管子應該漲緊，上述方法都是能夠有利于提升風冷電冰箱蒸發器的總傳熱面積的。

3.3 增大總傳熱的系數

強化制冷劑的蒸發，這樣能夠有利于提升制冷器的蒸發效率，我們可以采用以下措施來進行針對改進；第一是運用表面粗糙的管子，因為，管子的內部越粗糙所產生的氣泡也會越來越多，這樣是有利于電冰箱內部的沸騰作用的，還可以采用管壁相對較薄，直徑相對較小，傳熱系數較高的銅制管，要注意清潔管子的內壁面。第二是增加空氣循環的流動速度，加大流體的流動程度，這樣有利于減小傳熱的邊緣界層中所滯流電冰箱內部的厚度，這樣做有助于提升對流傳熱的總系數問題，對于減小的對流熱阻是有非常大的好處的。因此，我們在設計風冷電冰箱的過程當中除了要充分運用以往的加熱器之外還需要進行電冰箱的定時除霜功能，除此之外還需要在電冰箱冷藏室中安裝一個較為先進的通風循環系統，這樣做有助于減小儲藏的食物自身水分蒸發速度，從而有利于降低儲存食物的濕度，同時，我們還可以運用增加流速的辦法來減少電冰箱中水蒸氣在蒸發器上的凝結速度以及凝結的大小程度，上述方式都是可以有效提升蒸發器傳熱效益的措施[2]。

4 合理的設計結構

要避免進入蒸發器的氣體因為分布不均勻而導致產生的氣體短路，從而減小了蒸發器的有效傳熱面積。因此，在設計冰箱時還需要注意的是，為了使回風在蒸發器中能夠均勻的分布，冷凍室回風口的開口要盡可能的大一點，風口的高度不能低于蒸發器的下端，如果距離較小，那么回風口就要設計在一定的角度，與此同時開口還應該盡量靠近冰箱的兩側位置。

5 結語

提高蒸發器的傳熱效率，增加傳熱途徑是多個方面的，在設計時要找出影響傳熱效率的主要因素，并將其進行有效措施的解決，要結合冰箱的整體結構形式，來設計出更具科學化，合理化的風冷式電冰箱蒸發器。

【參考文獻】

【1】李加威，張建潤，陸冬，等.結合聲強測試的風冷式電冰箱聲品質評價[J].噪聲與振動控制，2015（1）：67-68.

【2】柏松.TMF型電冰箱自動化霜系統常見故障及解決方法探討[J].家電科技，2017（9）：78-79.